方波正弦波三角波转换器

1、毕业论文综合实践报告题目设计制作一个产生方波-三角波-正弦波函数转换器内容及要求1  输出波形频率范围为0.02Hz20kHz且连续可调；2  正弦波幅值为±2V；3    方波幅值为2V；4   三角波峰-峰值为2V，占空比可调；5 设计电路所需的直流电源可用实验室电源。摘要波形发生器已经越来越广泛的运用到我门的日常生活、航空航天、医疗技术地理气象检测等等科学领域。随着科技的进步和社会的发展，单一的波形发生器已经不能满足人们的要求。为了能够更好的掌握在书本所学到的相关知识，以备以后在工作中运用所需，们今天设计的正

2、是多种波形发生器。第一章、系统的组成及工作原理1.1系统组成 本设计的方波三角波转换电路由同相滞回比较电路和积分电路两部分组成。同相滞回比较电路积分电路三角波图11 方波三角波发生电路三角波正弦波转换电路由滤波电路完成。三角波滤波电路正弦波图12 正弦波发生电路1.2工作原理 本文所设计的电路是通过集成运算放大器长生不同的波形，先通过同相滞回比较电路产生方波，然后方波通过积分电路转换成三角波，最后由滤波电路将三角波转换成正弦波,从而完成波形的转换。 角波发生电路是通过R1调节方波的幅值，R2、R3调节方波的频率，R4调节三角波的峰峰值R5调节三角波的占空比。三角波输入滤波电路后通过滤波作用将三

3、角波转换成正弦波，输出正弦波的幅值由R6、R7、R8调节.第二章、电路方案设计方案一： 方案一电路由方波三角波转换电路和三角波正弦波转换电路组成。2.1、方波三角波转换电路如图3.1所示。该电路由同相滞回比较电路和积分电路组成。滞回比较器输出电压U01在t0时刻由-Uz跃变为+Uz(为第一暂态)，此时积分电路进行反向积分，输出电压u0呈线性下降，当u0下降到滞回比较器的阈值电压-UT时即t1时刻,滞回比较器的输出的电压U01从+Uz跃变到-Uz（为第二暂态）。此后，积分电路进行正向积分，u0呈线性上升，当u0上升到滞回比较器的阈值电压+UT时即t2时刻,u01从-Uz又跃变回到+Uz，即返回第

4、一暂态，电路又开始反向积分。如此周而复始，产生振荡。图 2.12.2、三角波正弦波转换电路如图2.2所示。将三角波展开为傅里叶级数可知，它含有基波和3次 5次等奇次谐波，因此通过低通滤波器去除基波，滤除高次谐波，可将三角波转换成正弦波。这种方法适用于固定频率或频率变化很小的场合。电路框图如下左图所示。输入电压和输出电压的波形如下右图所示，U0的频率等于UI基波的频率。将三角波按傅里叶级数展开 UI(wt)=8/（*）Um(sin wt-1/9sin 3wt+1/25sin 5wt-) 其中Um是三角波的幅值。图2.2方案二： 方案二的方波三角波转换电路与方案一相同，三角波正弦波转换电路采用折线

5、近似法，电路图如图3.3所示。图2.3方案论证：我选的是第一个方案，上述两个方案都能实现三种波形的产生和转换。但是，可以明显的看出方案二的电路比方案一的电路复杂，需要较多的元件。方案一电路比较简单利于焊接，需要的元器件也比较少，但是也有一点缺陷，在调节波形的频率时有一定的限度，在使用R2、R3调节波形的频率时会影响正弦波的幅值。第三章、元件设计3.1、方波三角波转换电路元件 设计要求方波的幅值为±2V，则可令稳压管的稳压值为2V且R1为100K的电位器。三角波的幅值为±1V，则其中R6=0.5R5,可令电容C=1uf，根据所求结果可令R4、R5均为1K的电位器，因为要求三角

6、波的占空比可调，所以R4和R5之间用两个二极管以相反的方向连接。设计要求最终输出的信号为0.02Hz20KHz。可求得R2=50K，R3=1。3.2、三角波正弦波转换电路元件通过仿真为使正弦波的幅值可大范围调节可令R6为100K的电位器，而R7=R8=1K，电容C的大小为1uf。第四章、实验分析4.1、安装与调试先在电路板上做好布局，然后进行焊接。焊接好电路到实验室进行调试，初次调试无法出现波形，且过一段时间后芯片开始发热，检查后发现是电源连接方法错误，调整后出现波形，但幅值和频率没有达到要求，调节变位器R1使输出方波的峰峰值为4V左右，调节变位器R2、R3改变信号的频率使其达到要求，然后通过

7、改变R4的阻值使三角波的峰峰值为2V左右，最后调节R6的阻值使正弦波的峰峰值为4V左右。调节R5的阻值可以改变三角波的占空比。4.2、性能测试及分析4.2.1、方波三角波方波测试结果要求误差峰峰值（V）4.19V4V0.0475频率0.6KHz11KHz0.2KHz20KHz三角波测试结果要求误差峰峰值(V)1.44V2V-0.28频率0.6KHz11KHz0.02Hz20KHz5.2.2、正弦波测试结果要求误差峰峰值（V）3.824-0.045频率0.6KHz11KHz0.02Hz20KHz误差分析：1、参数设计有点问题并不完美；2 、测量仪器本身有问题导致所测数据不能满足要求；3 、焊接电

8、路时焊点处有电阻被忽略，连接的线路也有电阻；4 、调试时间过长电路温度升高，使得一些元件的电阻发生变化；第六章、结论与心得结论：本实验还可以用555芯片来产生方波，其电路结构比现在所用的更简单。通过这次课程设计，学会了如何设计电路，熟练了电路焊接方法以及掌握调试方法与测试参数，同时还提高了我们的动手能力和测试技术能力。在设计过程中也遇到一些困难，比如一些元件实验室中没有，只能用其他元件代替，有的元件的参数稍有偏差，导致许多参数达不到要求。电位器R3在调整方波三角波的输出频率时，不会影响输出波形的幅度。心得：1 在学习中要学会合理利用身边的资源来帮助自己学习提升。感谢我以前的老同学、我现在的同事

9、们。当然还有以老师们为主导的耐心讲解和辅导！2 多天的努力结果并不是想象的那么完美，整个过程也是如我所料的一波三折。在设计初始阶段，少不了查阅大量的相关文献资料，请教不少身边的老师同学，才敲定了此次设计的最基本原理及模拟电子图的绘制。在接下来的电子元件的选型也少不了大量复杂专业的计算。焊接是一个技术活，耐心和细心是最基本的要求。应为平时动手机会不多，对焊接技术掌握不熟练，导致几次降电子元件损坏，不得不重新来过。最后通过反复的调试，结果虽说差强人意但心理还是有一点小小的成就感，必定这是自己通过努力，一步一个脚印走过来的结果。相信自己今后还会更加努力，做出更好的作品。参考文献: 1、童诗白 华成英 .模拟电子技术基础. 高等教育出版社2、物理与电子信息学院 . 基础电路实验指导书.3、谢自美 .电子线路设计.4毕满清编 .电子技术实验与课程设计. 机械工业大学出版社 5. 李万臣主编模拟电子技术基础与课程设计.哈尔滨工程大学出版社6.电子线路设计应用手册.张友汉主编，福建科学技术出版社（2000） 7. .电